第七章 连接和密封材料
第七章 连接和密封材料
钢结构相对于钢筋混凝土结构的最大优势是施工工期较短，这意味着能节约大笔施工费用，缩短工期，提前投入生产，早日收回投资。钢结构施工之所以快是因为绝大部分结构构件都是在工厂预制，再在施工现场通过高强螺栓、镀锌螺栓或自攻螺丝等连接件拼装而成。随着钢结构的发展，对工厂的预制水平和施工速度都提出了更高的要求。相应地，连接件技术也不能滞后于钢结构的发展，这就对连接件提出了新的要求。本章主要介绍螺栓、锚栓、自攻螺丝等连接件以及钢结构中常用的密封材料。
第一节 螺栓
螺栓连接是轻钢结构现场连接的主要方式。与现场焊接的连接方式比较，螺栓连接具有施工速度快，不受施工条件、施工天气的限制等优点，且容易保证施工质量。但螺栓连接也会增加工厂制作和安装的成本。
螺栓的表示方法是采用螺栓杆强度级别,其性能等级中的小数点前的数字表示热处理后的抗拉强度,小数点及其以后数字表示其屈强比。例如，材料性能等级为8.8级的螺栓，其抗拉强度不小于2
N/mm 800，屈强比为0.8。
螺栓分为普通螺栓和高强螺栓两种。 一、普通螺栓
普通螺栓一般采用符合现行国家标准《碳素结构钢》的Q235-A 级钢制作。常用的螺栓直径有12mm 、14mm 、16mm 、18mm 、20mm 。普通螺栓分为A 级螺栓和B 级、C 级螺栓。按材料性能等级可分为4.6级、4.8级、5.6级和8.8级。
C 级螺栓表面不经特别加工，螺栓孔的直径一般比螺栓杆直径大1.5～2.0mm 。由于螺栓杆与孔之间存在较大的空隙，当传递剪力时，连接变形较大，故工作性能较差，只宜用于不直接承受动力荷载的次要连接，或安装时的临时固定和可拆卸结构的连接等。
A 级、
B 级螺栓螺杆直径与螺栓孔直径相同，对成孔质量要求较高，因此一般钢结构中很少采用，主要用于机械设备。
二、高强螺栓
高强螺栓一般采用45号钢、40Cr、40B或20MnTiB等钢制作，并须满足现行国家标准的相关规定。当前使用的高强螺栓等级和材料见下表（表7-1）。
表7-1 高强螺栓的等级和材料选用表
高强螺栓有扭剪型和大六角头型两种，这两种螺栓的性能都是可靠的，在设计中可以通用，但其抗剪受力特性却有所不同。根据受力特性，高强螺栓也可分为摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓。
摩擦型高强螺栓通过连接板间的摩擦力来传递剪力，按板层间出现滑动作为其承载能力的极限状态。摩擦型高强螺栓适用于重要的结构和承受动力荷载的结构，以及可能出现反向内力构件的连接，其孔径比螺栓的公称直径大1.5～2.0mm。
承压型高强螺栓不以连接板间出现滑动作为正常使用的极限状态，而以连接的破坏（螺栓或板件的破坏）作为其承载能力的极限状态。承压型高强螺栓的计算方法和构造要求与普通螺栓相同，可用于允许产生少量滑移的承受静荷载结构或间接承受动力荷载的构件。当允许在某一方向产生较大滑移时，可以采用长圆孔；当为圆孔时，其孔径比螺栓的公称直径大1.0～1.5mm。
以上两种高强螺栓，除了在设计计算的考虑和孔径方面有所不同外，其它在材料、预拉力（见表7-2）、接触面的处理以及施工要求等方面均无差异。高强螺栓按材料性能等级可分为8.8级和10.9级两种，其中10.9级具有更高的受力性能，在钢结构连接中最为常用。高强度螺栓不宜重复使用，特别是10.9级的螺栓不得重复使用。
表7-2 高强度螺栓的设计预拉力 P, kN
高强螺栓所采用的钢材，在热处理后的机械性能见表7-3。
表7-3 高强螺栓的性能、等级与所采用的钢号
三、螺栓构造
螺栓在构件上的布置和排列，应满足受力、构造和施工要求，其中心距和端距应满足表7－4中要求。
高强螺栓的排列、布置、间距等要求，均与普通螺栓相同，但在具体布置时，应考虑使用拧紧工具进行施工的可能性且有以下特别规定：
（1）当环境温度高于150`C时，应采用隔热防护措施；
（2）当不同板厚连接需设置填板时，填板表面应作与母材相同的表面处理；型钢构件的拼接采用高强螺栓连接时，其连接件宜采用钢板；
（3）高强螺栓孔应采用钻孔，不得采用冲孔；
（4）在高强螺栓连接范围内，构件接触面的处理方法及所要求的抗滑移系数值，应在施工图中说明。
表7-4 螺栓或铆钉的最大、最小容许距离
第二节锚栓
锚栓用于上部钢结构与下部基础的连接，承受柱弯矩在柱脚底板与基础间产生的拉力，剪力由柱底板与基础面之间的摩擦力抵抗，若摩擦力不足以抵抗剪力，则需在柱底板上焊接抗剪键以增大抗剪能力。
锚栓一头埋入混凝土中，埋入的长度要以混凝土对其的握裹力不小于其自身强度为原则，所以对于不同的混凝土标号和锚栓强度，所需最小埋入长度也不一样。为了增加握裹力，对于Φ39以下锚栓，需将其下端弯成L型，弯钩的长度为4D；对于Φ39以上锚栓，因其直径过大不便于折弯，则在其下端焊接锚固板。
锚栓的锚固及构造详见表7-5与表7-6。
表7-5-1Q235 钢锚栓选用表
263
表7-5-2Q235 钢锚栓选用表
264
表7-5-3 Q235 钢锚栓选用表
265
表7-6-1Q345 钢锚栓选用表
266
表7-6-2 Q345 钢锚栓选用表
267
表7-6-3 Q345 钢锚栓选用表
268
第三节自攻螺丝
自攻螺丝是一种带有钻头的螺丝，通过专用的电动工具施工，钻孔、攻丝、固定、锁紧一次完成。自攻螺丝主要用于一些较薄板件的连接与固定，如彩钢板与彩钢板的连接，彩钢板与檩条、墙梁的连接等，其穿透能力一般不超过 6mm，最大不超过12mm。自攻螺丝常常暴露在室外，自身有很强的耐腐蚀能力；其橡胶密封圈能保证螺丝处不渗水且具有良好的耐腐蚀性。
自攻螺丝通常用螺钉直径级数、每英寸长度螺纹数量及螺杆长度三个参数来描述。螺钉直径级数有10级和12级两种，其对应螺钉直径分别为4.87mm和5.43mm；每英寸长度螺纹数量有14、16、24三种级别，每英寸长度螺纹数量越多，其自钻能力越强。
自攻螺丝的连接形式一般有以下几种（见表7-7）：
表7-7 自攻螺丝连接方式
第四节密封带条和密封膏
在轻型钢结构中，屋面材料一般采用具有轻质、高强、耐久、防水等性能的建筑材料，如：压型钢板、太空板、石棉水泥瓦和瓦楞铁等。尽管波形高的压型钢板具有良好的排水性能，但在板材接缝、天沟、山墙、天窗侧壁及一些出屋面的洞口等处仍是屋面漏水的主要部位。防止屋面漏水的措施除了保证压型钢板之间有足够的搭接长度外，尚需采用彩钢配件和防水密封胶等材料。本节将介绍几种常用的防水密封胶带、条和密封膏。
一、建筑密封材料的分类
建筑密封材料按形态的不同可分为非定型密封材料和定型密封材料两大类。
非定型密封材料常温下呈膏体状态，又称密封膏，是建筑结构中常用的密封材料。按密封膏的形态可分为溶剂型、乳液型和多组份反应型。按组成材料又可分为改性沥青密封膏和合成高分子密封膏。
定型密封材料是指具有特定形状的制品，可按密封工程不同部位的不同要求制成密封条、密封带和密封垫片等。
二、常用的密封胶
1、有机硅建筑密封膏
有机硅建筑密封膏是以有机硅橡胶为基料配制成的一类高弹性高档密封膏。有机硅密封膏分为双组分和单组分两种。
单组分有机硅建筑密封膏是将有机硅氧烷和硫化剂、填料及其它添加剂混合均匀后制成单包装产品装于密闭的容器中备用。施工时不需混合，可随时与广泛的气温范围内用一般的打胶枪施工，将密封膏体嵌填于作业缝中，简单易用。单组分密封膏应用较多。
双组分有机硅建筑密封膏的主剂与单组分的相同，但硫化剂及其机理不同，二者是分开包装的。施工时，两组分按一定比例搅拌均匀后嵌填于作业缝中。与单组分密封膏相比，施工时其固化时间较长。
2、聚硫密封材料
聚硫密封材料是以液态聚硫橡胶为主剂，以金属过氧化物为固化剂，加入增韧剂、增塑剂、填充剂及作色剂等材料配制而成的，也分为单组分和双组分。
3、聚氨酯弹性密封膏
聚氨酯弹性密封膏是由多异氰酸酯与聚醚通过加成反应制成预聚体后，加入固化剂、助剂等，在常温下交联固化而成的一类高弹性建筑密封膏。
聚氨酯弹性密封膏对金属、混凝土、玻璃、木材等材料具有良好的粘结性能。
4、氯化丁基定型密封胶
以上前三种密封胶均为非定型密封胶。氯化丁基定型密封胶是经改性的丁基橡胶的沿体。主要用于钢板间的侧向搭接、斜面、檐口等处的粘结和密封。
在工程中除了用各种防水密封胶带、密封膏处理一些节点外，有时在一些出屋面的风机和烟囱等地方也使用防水盖片等。图7-1～7-2为屋面与墙体连接处的节点防水构造。
图7-1 屋面天沟与砖墙连接节点
图7-2 屋面与山墙连接节点
三、密封胶的选用
按以下原则选用密封胶：
1.与压型钢板或其被粘结的建筑材料表面具有良好的粘结力。
2.可中性固化并对镀锌钢材或混凝土等建筑材料无腐蚀性。
3.具有优良的耐候性，具有高度的耐紫外线、臭氧、大气污染物、潮湿、风雪及恶劣气候的性能。
4.优良的耐久性，固化后在一定温度范围内不剥落、龟裂、干裂或变脆。在某些情况下，须选择具有良好的抗腐蚀性的密封胶，以避免严重的电解腐蚀问题的发生。
5.良好的弹塑性，能长期经受被粘构件的伸缩和振动，在接缝发生变化时不断裂、剥落。
6.具有良好的抗下垂性，可于垂直或架空的接口施工。
常用密封圈材质及特性
常用密封圈材质及特性 SIL硅橡胶密封圈 1.SIL硅橡胶密封圈具有极佳的耐热、耐寒、耐臭氧、耐大气老化性能，有很好的绝缘性能，但SIL硅橡胶密封圈抗拉强度较一般橡胶差且不具耐油性; 2.SIL硅橡胶密封圈适用于家用电器如电热水器、电熨斗、微波炉等，SIL硅橡胶密封圈还适用于各种与人体有接触的用品，如水壶、饮水机等;不建议SIL硅橡胶密封圈使用于大部份浓缩溶剂、油品、浓酸及氢氧化钠中; 3.SIL硅橡胶密封圈的一般使用温度范围为-55~250℃。 4. IIR丁基橡胶密封圈： 1.IIR丁基橡胶密封圈气密性特別好，耐热、耐阳光、耐臭氧性佳，绝缘性能好 2.IIR丁基橡胶密封圈对极性溶剂如醇、酮、酯等有很好的抵抗能力，可暴露于动植物油或可氧化物中;IIR丁基橡胶密封圈适合于耐化学药品或真空设备，不建议与石油溶剂、煤油或芳烃同时使用。 3.IIR丁基橡胶密封圈的一般使用温度范围为-50~110℃。 NBR丁氰橡胶密封圈： 1.NBR丁氰橡胶密封圈适合于石油系液压油、甘醇系液压油、二酯系润滑油、汽油、水、硅润滑脂、硅油等介质中使用; 2.NBR丁氰橡胶密封圈是目前用途最广、成本最低的橡胶密封件; 3.NBR丁氰橡胶密封圈不适用于极性溶剂之中，例如酮类、臭氧、硝基烃、MEK和氯仿;NBR 丁氰橡胶密封圈的一般使用温度范围为-40~120℃. FLS氟硅橡胶密封圈： 1.FLS氟硅橡胶密封圈其性能兼有氟素橡胶及硅橡胶的优点，耐油、耐溶剂、耐燃料油及耐高低溫性均佳; 2.FLS氟硅橡胶密封圈能抵抗含氧的化合物、含芳香烃的溶剂及含氯的溶剂的侵蚀; 3.FLS氟硅橡胶密封圈一般用于航空、航天及军事用途，不建议暴露于酮类及刹车油中; 4.FLS氟硅橡胶密封圈的一般使用温度范围为-50~200℃。 EPDM三元乙丙橡胶密封圈： 1.EPDM三元乙丙橡胶密封圈具有很好的耐候性、耐臭氧性、耐水性及耐化学性;EPDM三元乙丙橡胶密封圈可用于醇类及酮类，还可用于高温水蒸气环境之密封; 2.EPDM三元乙丙橡胶密封圈适用于卫浴设备、汽车散热器及汽车刹车系统中，不建议EPDM 三元乙丙橡胶密封圈用于食品用途或是暴露于矿物油之中。 3.EPDM三元乙丙橡胶密封圈的一般使用温度范围为-55~150℃。 CR氯丁橡胶密封圈： 1.CR氯丁橡胶密封圈耐阳光、耐天候性能特別好，不怕二氯二氟甲烷和氨等制冷剂，耐稀酸、耐硅脂系润滑油,但CR氯丁橡胶密封圈在苯胺点低的矿物油中膨胀量大; 2.CR氯丁橡胶密封圈在低温时易结晶、硬化，适用于各种接触大气、阳光、臭氧的环境及
常用橡胶密封材料
四、常用橡胶的特性和用途 1、天然橡胶(NR) 主要特性:为异戊二烯聚合物,其回弹性、拉伸强度、伸长率、耐磨、耐撕裂和压缩永久变形均优于大多数合成橡胶,但不耐油,耐天候、臭氧、氧的性能较差. 用途:使用温度为-60～100℃,适用于制作轮胎、减震零件、缓冲绳和密封零件等。 2、丁苯橡胶（SBR） 主要特性：为丁二烯和苯乙烯共聚物，有良好的耐寒、耐磨性、价格低，但不耐油，抗老化性能较差。 用途：使用温度为-60～120℃,适用制作轮胎和密封零件。 3、丁二烯橡胶（BR） 主要特性：为丁二烯聚合物，耐寒、耐磨、回弹性好，也不耐油、不耐老化。 用途：使用温度为-70～100℃,适用于制作轮胎、密封零件、减震件、胶带和胶管。 4、氯丁橡胶（CR） 主要特性：为氯丁二烯聚合物，拉伸强度、伸长率、回弹性优良，耐天候、耐臭氧老化；耐油性仅次于丁晴橡胶，但不耐合成双酯润滑油及磷酸酯液压油，与金属和织物粘结性好。 用途：使用温度为-35～130℃,适用制作密封圈及其他密封型材、胶管、涂层、电线绝缘层、胶布及配制胶粘胶等。
5、丁晴橡胶（NBR） 主要特性：为丁二烯与丙烯脯共聚物，耐油、耐热、耐磨性好，不耐天候、臭氧老化，也不耐磷酸酯液压油。 用途：使用温度为-55～130℃,适用制作各种耐油密封零件、膜片、胶管和油箱。 6、乙丙橡胶（EPM）（EPDM） 主要特性：EPM为乙烯、丙烯共聚物，EPDM为再加二烯类烯烃共聚物，耐天候、臭氧老化，耐蒸汽、磷酸脂液压油、酸、碱以及火箭燃料和氧化剂；电绝缘性能优良，但不耐石油基油类。 用途：使用温度为-60～150℃,适用作磷酸酯液油系统密封件，胶管及飞机门窗密封型材、胶布和电线绝缘层。 7、丁基橡胶（IIR） 主要特性：为异丁烯和异戊二烯共聚物，耐天候、臭氧老化、耐磷酸酯液压油、耐酸碱、火箭燃料及氧化剂，介电性能和绝缘性能优良，透气性极小，但不耐石油基油类。 用途：使用温度为-60～150℃,适用制作汽车内胎、门窗密封条、磷酸酯液压油系统的密封件，胶客、电线和绝缘层。 8、氯磺化聚乙烯橡胶（CSM） 主要特性：耐天候及臭老化，耐油性随含氯量增大而增大，耐酸、碱。 用途：使用温度为-50～150℃,适用制作胶布、电缆套管、垫圈、防腐涂层及软油箱外壁。
密封材料常识
1简介 中文：密封材料 英文：sealing material 其他名称：密封垫片,金属缠绕垫片，金属环垫片,石墨增强垫片,金属包覆垫片,四氟垫片,非石棉垫片,无石棉垫片,橡胶垫片,电子绝缘垫片,管道垫片，空压机垫片，法兰垫片,阀门垫片,气缸垫片，文博密封 2分类 密封材料以其形态分为流体密封材料、非流体密封材料、动密封和静密封四大类。
能承受接缝位移以达到气密、水密的目的而嵌入建筑接缝中的定形和非定形的材料。 泵用密封 盘根：盘根是传统的密封产品，使用历史悠久，但随着科学的进步，原有材料不断革新，新的材料不断研发，今天的盘根在使用性能上已经不能与传统盘根同日而语了。 机械密封：机械密封又叫端面密封，因其泄漏量少、寿命长、安装维护方便等优点，是水泵、离心机、反应釜和压缩机等设备上防止泄漏的理想产品。 软填料：软填料也叫泥状软填料，是新一代的密封材料，合理使用可以达到完全无泄漏的效果。再有，不停机在线维护、对轴无磨损、不受规格尺寸限制等优点也是其它密封材料无法比拟的。 液压密封 传统液压气动密封产品模压成形，特殊密封件需要单独开模，成本高，周期长，精度不容易控制。车削密封件的诞生使上述问题迎刃而解。奥赛罗公司无模具车削加工系统，采用国际知名企业提供的原材料，为用户提供任意材质、任意截面、任意尺寸的高品质密封产品，并可实现即时交货。产品广泛应用于矿用支架、工程机械等对密封效果要求严格的液压气动设备。 法兰密封 垫板：密封垫板可以按不同形状，不同尺寸切割，以适应不同的法兰或箱体结合面。芳纶、陶瓷纤维等多种高品质原材料配合填充物制成性能稳定的密封垫板，其中无污染垫板，不含石棉成份，安全用于食品、制药、饮用水等行业。 垫片：垫片以金属或金属与非金属材料复合制成，主要用于管路法兰连接的静密封，更适合高温、高压、高腐蚀等恶劣环境。全金属垫片、金属缠绕垫片、金属包覆垫片、包边高强垫片 设备密封 油封：主要用在旋转轴的轴伸部分，对内防止液体外漏，对外防止飞尘进入。奥赛罗密封材料有限公司的油封产品可以根据不同介质选用丁腈橡胶，氟橡胶，硅橡胶，丙烯酸酯橡胶，，聚四氟乙烯等不同材料，并可提供单唇、双唇、内骨架、处骨架、夹布、剖分、机械复合等上百种结构形式。 水封：防止冷却水进入润滑系统。 结合面密封 密封剂：耐高温密封胶由高性能耐热树脂和各类耐热材料聚合而成。高温密封剂适用于对光滑、平整密封面（对接接头）的温度和压力情况要求高的工况。使用灰泥刀或橡胶刮刀摊涂在干燥表面。由于产品不会固化，但其稠度会稍稍变化，保持柔韧性及弹性，因此使用中没有时间要求，施工完毕可马上投入到运行中，无须等待。高温密封剂耐高达900℃的热蒸汽、气体，热、冷水，轻质燃油、润滑剂，原油及天然气。密封面及接头处极好的粘着力可确保耐压高达250巴（255kg/cm），无密封环法兰耐压高达450巴（459 kg/cm），螺管接头耐压高达550巴（561 kg/cm）。 辅助密封
常用密封材料
常用填料密封的材料及特性是什么? 常用的填料有: 1、合成纤维加聚四氟乙烯采用合成纤维〔SYNTHEPAK)，在制造时，加入聚四氟乙烯(PTFE)于股线中，然后编织制成，这种制造程序，减少了中心干燥的坏处，适用于旋转、往复式的机械上，以及抗中强度的酸与碱、石油、合成油、溶剂与蒸汽等介质。最高耐压3.5MPa，最高耐温290℃,耐低温一110℃。 2、合成纤维在盘根的角部结合了合成纤维(SYNTHEPAK)，制成了耐用而无污染、抗磨损的盘根。更适于旋转与复式的运动。适用于酸、碱、气体、石油、合成油、蒸汽、盐水与泥浆的介质。最高耐温290℃,耐低温一110℃，最高耐压3.5—17.5Mpa ，转速2250r/min。 3、纤维加黑铅采用人造纤维普通辫编法而成，含有矿物性润滑剂并进行黑铅处理，质地非常柔软，易于安装，对于旧的及公差较大的机械设备，或稍有磨损的轴，其密封效果最佳。适用于高转速、低压至中压的旋转式泵、混合机等。最高耐温1770℃，最高耐压0.1 MPa ，转速1500r/min。 4、聚四氟乙烯又称四氟化乙烯(PTFE)盘根，其特性为摩擦系数低，无污染，百分之百抗腐蚀性，故使用范围非常广泛，sty1e5889以内外交错格子编织方式制成，加有特殊润滑剂，质地柔软，耐用寿命长，适合高转速场合使用。适合于制药、食品、炼油、化学及化妆品等工业。最高耐压lOMPa ,最高耐温104℃，转速1500r/min。 5、麻浸四氟特选长麻纤维，先编成股线，然后含浸聚四氟乙烯，再以普通编织法制成，加有特殊润滑剂，特性坚韧耐用。长久浸于海水中，亦不易腐烂。适用于船舶、纸浆、制糖、电力工业等。最高耐压5MPa，最高耐温104℃，转速1200r/min。 6、石棉浸四氟采用石棉纤维，先编成股线，然后浸入聚四氟乙烯，再以内外交错
常用的阀门密封材料
常用的阀门密封材料有哪些？耐的温度是多少？聚四氟乙烯材质的密封在2.0mp的情况下能耐多少温度? 浏览次数：747次悬赏分：100 |解决时间：2009-5-6 10:25 |提问者：gxl52441732 我们工厂的反应高温高压，220度左右，2.0mp左右。用的不锈钢球阀，经常出现漏液的情况。 最好能给出一点科学依据。因为在咨询厂家的时候，说法不一。谢谢各位了。问题补充： 大家的答案只关注了温度，压力呢？影响大不大？ 最佳答案 补充说明2.0MPa的压力对密封是没有影响的。所以主要说温度的问题。 常用阀门密封材料： 丁晴橡胶（NBR） 乙丙橡胶EPDM 聚四氟乙烯PTFE 氟橡胶VITON 聚四氟乙烯主要解聚为四氟乙烯。聚四氟乙烯在260、370和420℃时的失重速率（％）每小时分别为1×10-4、4×10-3和9×10-2。可见，聚四氟乙烯可在260℃长期使用。由于高温裂解时还产生剧毒的副产物氟光气和全氟异丁烯等，所以要特别注意安全防护并防止聚四氟乙烯接触明火。 力学性能：它的摩擦系数极小，仅为聚乙烯的1／5，这是全氟碳表面的重要特征。又由于氟-碳链分子间作用力极低，所以聚四氟乙烯具有不粘性。 聚四氟乙烯在-196～260℃的较广温度范围内均保持优良的力学性能，全氟碳高分子的特点之一是在低温不变脆。 耐高低温性：对温度的影响变化不大，温域范围广，可使用温度-190~260℃。 因此，总体来说聚四氟乙烯，一般熔点在260度以上 而且在这个温度左右机械性能依旧良好 不过考虑低分子量的聚四氟乙烯在高温下可能分解出有毒单体和低聚合体 因此一般使用都在250度以下 而丁晴橡胶（NBR）、乙丙橡胶EPDM耐温只在100度左右；氟橡胶VITON 能耐200度。 就如楼上说的使用硬密封是不错的选择，因为现在的硬密封已经能做到零泄露。所以你可以考虑一下。
第七章螺栓连接与螺旋传动
第7章螺纹联接与螺旋传动 【教学要求】 掌握螺纹联接的类型、预紧和防松、螺栓组联接的设计计算，并能根据已知条件合理地选用螺栓联接。 【教学的重点与难点】 重点：单个螺栓联接的设计计算 难点：螺栓组联接的设计计算 【教学内容】 7.1螺纹联接的基本知识 7.2螺纹联接的预紧与防松 7.3单个螺栓联接的强度计算 7.4螺栓组联接的结构设计 7.5滑动螺旋传动简介 7.6滚动螺旋传动简介 【学习内容】 为了便于机器的制造、安装、维护和运输，在机器和设备的各零、部件间广泛采用各种联接。联接分为可拆联接和不可拆联接两类。不损坏联接中的任一零件就可将被联接件拆开的联接称为可拆联接，这类联接经多次装拆无损于使用性能，如螺纹联接、键联接和销联接等。不可拆联接是指至少必须毁坏联接中的某一部分才能拆开的联接，如焊接、铆接和粘接等。 螺纹联接和螺旋传动都是利用具有螺纹的零件进行工作的，前者把需要相对固定在一起的零件用螺纹零件联接起来，作为紧固联接件用，这种联接称为螺纹联接；后者利用螺纹零件实现把回转运动变为直线运动的传动，称为螺旋传动，
则作为传动件用。 本章主要讨论螺纹联接的结构、计算和设计，重点介绍单个螺栓联接的强度计算。 螺纹联接是可拆联接，结构简单、拆卸方便、联接可靠，且多数螺纹联接件已标准化、生产效率高、成本低廉，因而得到广泛采用。 7.1 螺纹联接的基本知识 为使机器制造、安装、调整、维修和运输、减重、省科、降成、提高效率、等等必须采用各种方式联接成整体，才能实现上述要求。因此一个出色的设计者应了解联接的种类、特点和应用，熟悉联接设计的准则。掌握好设计的方法。联接——近代机械设计（机器设计）中最感兴趣的课题之一，也是近一些年来，发明创造最多的。 在通用机械中，联接件占总零件数的20~50%。如Boeng’s 747中有250万个紧固联接件 联接： 静联接——被联接件间不充许产生相对运动 ①不可折联接：铆、焊、介于可折不可折之间，胶（粘）接等 ②可折联接：螺纹、键、花键、销、成型而联接等 动联接——被联接零件间可产生相对运动——各种运动副联接 7.1.1 螺纹的类型 1、螺纹按牙型分类： 三角形（普通螺纹）、管螺纹—联接螺纹 矩形螺纹，梯形螺纹，锯齿形螺纹—传动螺纹 三角形螺纹：粗牙螺纹—用于联接 细牙螺纹—自锁性好，适于薄壁细小零件和冲击变载等 2、螺纹按位置分类： 内螺纹—在圆柱孔的内表面形成的螺纹 外螺纹—在圆柱孔的外表面形成的螺纹 根据螺旋线绕行方向分类：左旋、右旋 根据螺旋线头数分类：单头螺纹（n=1）—用于联接 双头螺纹（n=2） 多线螺纹（n≥2）—用于传动
常用橡胶材料的特点与使用范围
常用橡胶材料的特点及使用范围 种类与缩写 化学名称 主要特点 主要应用范围 使用温度 范围℃ 天然胶（NR ） 聚异戊二烯 弹性最佳，耐磨耗，机械性能佳； 耐氧和耐臭氧性差，容易老化变质；耐油和耐溶剂性不好，第抗酸碱的腐蚀能力低；耐热性不高。 胶管、胶带、电线电缆的绝缘层和护套以 及其他通用制品。特 别适用于制造扭振消 除器、发动机减震器、 机器支座、橡胶－金 属悬挂元件、膜片、 模压制品 －60～＋ 80 合成天然胶（IR ） 由异戊二烯单体聚合而成的一种顺式结构橡胶 具有天然橡胶的大部分优点，耐老化优于天然橡胶，弹性和强力比天然橡胶稍低，加工性能差 可代替天然橡胶制作轮胎、胶鞋、胶管、 胶带以及其他通用制 品。 －50～＋100 苯乙烯橡胶（SBR ） 丁二烯-苯乙烯的共聚物 耐磨耗性比天然橡胶好，抗老化性好； 弹性较低，抗屈挠、抗撕裂性能较差；加工性能差，特别是自粘性差、生胶强度 低。 以代替天然橡胶制作轮胎、胶板、胶管、 胶鞋及其他通用制 品；可用于乙醇及汽 车刹车油密封，不能 用于矿物油中 －50～＋100 丁二烯橡胶 （BR ） 聚丁二烯 弹性和耐磨性好，耐老化，耐低温，在动态负荷下发热 量小，易于金属粘合。 缺点是强度较低，抗撕裂性 差，加工性能与自粘性差 与天然橡胶相同 －60～＋100 氯丁胶（CR ） 聚氯丁二烯 它具有优良的抗氧、抗臭氧性，不易燃，着火后能自熄，耐油、耐溶剂、耐酸碱以及耐老化、气密性好等优点；其物理机械性能也比天然主要用于制造要求抗臭氧、耐老化性高的电缆护套及各种防护 套、保护罩；耐油、 耐化学腐蚀的胶管、 胶带和化工衬里；耐 －45～＋ 100
常用密封材料
常用填料密封的材料及特性是什么 常用的填料有: 1、合成纤维加聚四氟乙烯采用合成纤维〔SYNTHEPAK)，在制造时，加入聚四氟乙烯(PTFE)于股线中，然后编织制成，这种制造程序，减少了中心干燥的坏处，适用于旋转、往复式的机械上，以及抗中强度的酸与碱、石油、合成油、溶剂与蒸汽等介质。最高耐压，最高耐温290℃,耐低温一110℃。 2、合成纤维在盘根的角部结合了合成纤维(SYNTHEPAK)，制成了耐用而无污染、抗磨损的盘根。更适于旋转与复式的运动。适用于酸、碱、气体、石油、合成油、蒸汽、盐水与泥浆的介质。最高耐温290℃,耐低温一110℃，最高耐压—，转速2250r/min。 3、纤维加黑铅采用人造纤维普通辫编法而成，含有矿物性润滑剂并进行黑铅处理，质地非常柔软，易于安装，对于旧的及公差较大的机械设备，或稍有磨损的轴，其密封效果最佳。适用于高转速、低压至中压的旋转式泵、混合机等。最高耐温1 770℃，最高耐压MPa ，转速1500r/min。 4、聚四氟乙烯又称四氟化乙烯(PTFE)盘根，其特性为摩擦系数低，无污染，百分之百抗腐蚀性，故使用范围非常广泛，sty1e5889以内外交错格子编织方式制成，加有特殊润滑剂，质地柔软，耐用寿命长，适合高转速场合使用。适合于制药、食品、炼油、化学及化妆品等工业。最高耐压lOMPa ,最高耐温104℃，转速1500r/min。 5、麻浸四氟特选长麻纤维，先编成股线，然后含浸聚四氟乙烯，再以普通编织法制成，加有特殊润滑剂，特性坚韧耐用。长久浸于海水中，亦不易腐烂。适用于船舶、纸浆、制糖、电力工业等。最高耐压5MPa，最高耐温104℃，转速1200r/mi n。
常用密封材料应用领域和特点
常用密封材料应用领域和特点 一、常用密封材料应用领域和特点： NBR—丁晴橡胶/商标名Perbunan?(拜尔公司) 丁晴橡胶是最常用的材料，它具有良好的机械性能，耐矿物基润滑油和油脂。这一特性通常由其所含丙烯晴（ACN）来决定的（ACN在18%~50%之间）。低度ACN 保证了低温性，但耐油性受影响。随着丙烯晴（ACN）的含量提高，则低温性降低，可耐油性有此增强。 丁晴橡胶有着良好的机械性能例如优良的耐磨性、低气体渗透性、耐矿物基润滑油和油脂、液压油H、H-L、H-LP、难燃液压油HFA、HFB、HFC、脂族烃、硅油和油脂、以及温度约80°C的水。 通常是不耐芳香族和氯化碳氢化合物，含高度芳香剂的燃料、极性溶剂、乙二醇制动液和难燃压油HFD等。它对耐臭氧，抗风蚀和抗老化等性能较弱，但在大多数应用场合中并不受太大影响。 FPM—氟橡胶/商标名“Viton?”（杜邦公司Dow Elastomers） 氟橡胶以其耐高温和耐化学制品等良好性能著称。另外，它也具有良好的抗老化和抗氧化、非常低的气体渗透性（特别适合用于高真空装置）。 标准配方氟橡胶具有非常良好的耐矿物油和油脂、脂族烃、芳香族烃、氯化碳氢化合物、燃料、难燃液压油HFD以及许多有机溶剂和化学制品等特点。除了标准配方的氟橡胶以外开发了许多合成聚合物和氟含量（从65％到71％）的不同合成物以适应特殊用途的有用材料，如耐乙醇汽油、耐低温（-35°C）。 氟橡胶通常是不耐热水、蒸汽、极性溶剂、乙二醇制动液和低分子有机酸。EPDM—乙丙橡胶/“Nordel?”（杜邦公司Dow Elastomers） 乙丙橡胶通常具有耐热水、耐蒸汽、耐老化和耐化学制品等特点。它分别用硫磺和过氧化物作为硫化剂进行硫化处理。如选用过氧化物为硫化剂进行硫化的乙丙橡胶其能适用更大的温度范围，并有较低的压缩变形。 乙丙橡胶适用与热水、蒸汽、洗涤剂、氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液、硅油和油脂，多种极性溶剂，多种稀酸和化学（药）品。特别推荐其耐乙二醇制动液特性，但它不适用所有的矿物油产品（润滑油、燃料）。 选用硫磺为硫化剂进行硫化的乙丙橡胶其温度范围为-45°C~+130°C；过氧化物为硫化剂进行硫化的乙丙橡胶其温度范围为-50°C~+150°C。VMQ—硅橡胶/商标名“Silopreh?”（拜尔公司） 硅橡胶具有较大的工作温度范围和耐热氧化、耐臭氧老化、耐光老化和耐天候老化性能。与其他橡胶材料相比起机械性能是较差的。一般讲硅橡胶无毒、无味对生理无害；广泛用于食品及医药工业。 标准配方的硅橡胶其工作温度从-55°C到200°C并且耐水（最高温度至100°C）、发动机油和传动油、动物油、植物油和油脂。 硅通常不耐燃料、芳香族矿物油、蒸汽（短时间可达+120°C）、硅油和润滑油、酸和碱金属。 HNBR—氢化丁晴橡胶/商标名“Therban?”（拜尔公司） 氢化丁晴橡胶是获得完全或部分氢化的丁晴橡胶，致使它的耐热、耐氧、耐老化性得到，明显改善并且给予极好的机械性能。其所耐介质可参阅丁晴橡
密封材料
密封材料 PEEK（聚醚醚酮） 聚醚醚酮是在主链结构中含有两个酮键和一个醚键的重复单元所构成的高聚物，属特种高分子材料。具有耐高温、耐化学药品腐蚀等物理化学性能，是一类结晶高分子材料，熔点大于300℃，软化点168℃，拉伸强度132～148MPa，可用作耐高温结构材料和电绝缘材料，可与玻璃纤维或碳纤维复合制备增强材料。PEEK具有较高的玻璃化转变温度和熔点（334℃），其负载热变型温度高达316℃，连续使用温度为260℃。 聚醚醚酮树脂是一种性能优异的特种工程塑料，与其他特种工程塑料相比具有诸多显著优势，耐高温、机械性能优异、自润滑性好、耐化学品腐蚀、阻燃、耐剥离性、耐辐照性、绝缘性稳定、耐水解和易加工等，在航空航天、汽车制造、电子电气、医疗和食品加工等领域得到广泛应用。 作为一种半结晶的工程塑料，PEEK不溶于浓硫酸外的几乎所有溶剂，因而常用来制作压缩机阀片、活塞环、密封件和各种化工用泵体、阀门部件。 PCTFE（聚三氟氯乙烯） 聚三氟氯乙烯是三氟氯乙烯自由基引发聚合的带有主要是重复一CF(cl)—CF单元线性主链的产物，结构为熔融温度213℃，具有优良的化学稳定性、绝缘性和耐候性，可在－196～125℃长期使用，机械强度和硬度优于聚四氟乙烯，制成薄膜则有较好透明度和较低透气速率。PCTFE是结晶性的高分子，熔点为425F，密度为2.13g/cc（克／立方厘米）。聚三氟氯乙烯（简称F3）树脂喷塑方法，属化工设备防腐蚀技术。它由聚三氟氯乙烯树脂、酚醛树脂、石墨粉混合作为聚三氟氯乙烯塑料与金属设备表面的粘接剂。可广泛用于石油、化工、制药、农药等具有腐蚀性的化学工业。 PTFE(聚四氟乙烯) 聚四氟乙烯[PTFE,F4]是当今世界上耐腐蚀性能最佳材料之一，因此得"塑料王"之美称。中文商品名“铁氟龙”、“特氟龙”、“特富隆”、“泰氟龙”等。能在+250℃至-180℃的温度下长期工作，除熔融金属钠和液氟外，能耐其它一切化学药品，在王水中煮沸也不起变化。它能在任何种类化学介质长期使用，它的产生解决了我国化工、石油、制药等领域的许多问题。 聚四氟乙烯密封件、垫片、密封垫圈是选用悬浮聚合聚四氟乙烯树脂模塑加工制成。聚四氟乙烯与其他塑料相比具有耐化学腐蚀与耐温优异的特点，它已被广泛地应用作为密封材料和填充材料。它是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力。 用作工程塑料，可制成聚四氟乙烯管、棒、带、板、薄膜等。一般应用于性能要求较高的耐腐蚀的管道、容器、泵、阀以及制雷达、高频通讯器材、无线电器材等。分散液可用作各种材料的绝缘浸渍液和金属、玻璃、陶器表面的防腐图层等。各种聚四氟圈、聚四氟垫片、聚四氟盘根等广泛用于各类防腐管道法兰密封。 此外，也可以用于抽丝，聚四氟乙烯纤维——氟纶（国外商品名为特氟纶）。聚四氟乙烯(PTFE)使用条件行业：化工、石化、炼油、氯碱、制酸、磷肥、制药、农药、化纤、染化、焦化、煤气、有机合成、有色冶炼、钢铁、原子能及高纯产品生产（如离子膜电解），粘稠物料输送与操作，卫生要求高度严格的食品、饮料等加工生产部门。 聚四氟乙烯(PTFE)使用介：氢氟酸、磷酸、硫酸、硝酸、盐酸、各种有机酸、有机溶剂、强氧化剂以及其它各种强腐蚀性化学介质。 特氟龙基本类型： ◆特氟龙PTFE：PTFE（聚四氟乙烯）不粘涂料可以在260℃连续使用，具有最高使用温度290-300℃， 极低的摩擦系数、良好的耐磨性以及极好的化学稳定性。 ◆特氟龙FEP：FEP 或者F46（氟化乙烯丙烯共聚物）不粘涂料在烘烤时熔融流动形成无孔薄膜，具有 卓越的化学稳定性、极好的不粘特性，最高使用温度为200℃。 ◆特氟龙PFA：PFA（过氟烷基化物）不粘涂料与FEP一样在烘烤时熔融流动形成无孔薄膜。PFA的优 点是具有更高的连续使用温度260℃，更强的刚韧度，特别适合使用在高温条件下防粘和耐化学 性使用领域。 ◆特氟龙ETFE：ETFE是一种乙烯和四氟乙烯的共聚物，该树脂是最坚韧的氟聚合物，可以形·成一层 高度耐用的涂层，具有卓越的耐化学性，并可在150℃下连续工作。
第七章 钢结构工程 钢结构是用钢板、型钢和圆钢等通过焊接、铆接、螺栓 13页
第七章钢结构工程 钢结构是用钢板、型钢和圆钢等通过焊接、铆接、螺栓连接等方式组装而成的结构。与其他结构比较，钢结构具有强度高、塑性和韧性、匀质性和同向性都比较好；结构的重量轻；焊接构造简单、加工方便；施工周期短和精度高等特点，因而在建筑、桥梁等土木工程中被广泛采用。 §7-1 钢结构加工制作工艺 一、钢结构的加工制作 （一）加工制作前的准备工作 1.加工制作图; 2.加工制作前的施工条件分析; 3.钢卷尺：同一把尺; 4.上岗培训、操作考核、技术交底 二、钢结构加工制作的工艺程序 1、放样 放样是钢结构制作工艺中的第一道工序，其工作的准确与否将直接影响到整个产品的质量，至关重要。为了提高放样和号料的精度和效率，有条件时，应采用计算机辅助设计。（1）放样工作包括如下内容： ①核对图纸的安装尺寸和孔距； ②以1:1的大样放出节点； ③核对各部分的尺寸； ④制作样板和样杆作为下料、弯制、铣、刨、制孔等加工的依据。 （2）放样时以1:1的比例在样板台上弹出大样。放样弹出的十字基准线，二线必须垂直。然后据此十字线逐一划出其他各个点及线，并在节点旁注上尺寸，以备复查及检验。 （3）样板（或样杆）上应注明工号、图号、零件号、数量及加工边、坡口部位、弯折线和弯折方向、孔径和滚圆半径等。 （4）样板一般分为四种类型，号孔样板、卡型样板、成型样板及号料样板。号孔样板专用于号孔；卡型样板卡型样板分为内卡型样板和外卡型样板两种，是用于煨曲或检查构件弯曲形状的样板；成型样板用于煨曲或检查弯曲件平面形状；号料样板是供号料或号料同时号孔的样板。
（5）放样时，铣、刨的工件要所有加工边均考虑加工余量，焊接构件要按工艺要求放出焊接收缩量。 2、号料 （1）号料（也称划线），即利用样板、样杆或根据图纸，在板料及型钢上画出孔的位置和零件形状的加工界线。 （2）号料的一般工作内容包括： ①检查核对材料； ②在材料上划出切割、铣、刨、弯曲、钻孔等加工位置，打冲孔，标注出零件的编号等。 （3）号料一般先根据料单检查清点样板和样杆、点清号料数量、准备号料的工具、检查号料的钢材规格和质量，然后依据先大后小的原则依次号料，并注明接头处的字母、焊缝代号。号料完毕，应在样板、样杆上注明并记下实际数量。 （4）常采用以下几种号料方法：①集中号料法②套料法③统计计算法④余料统一号料法 3、切割下料 目的就是将放样和号料的零件形状从原材料上进行下料分离。钢材的切割可以通过切削、冲剪、摩擦机械力和热切割来实现。常用的切割方法有：机械剪切、气割和等离子切割三种方法。 （1）气割法是利用氧气与可燃气体混合产生的预热火焰加热金属表面达到燃烧温度并使金属发生剧烈的氧化，放出大量的热促使下层金属也自行燃烧，同时通以高压氧气射流，将氧化物吹除而引起一条狭小而整齐的割缝。随着割缝的移动，使切割过程连续切割出所需的形状。除手工切割外常用的机械有火车式半自动气割机、特型气割机等。这种切割方法设备灵活、费用低廉、精度高，是目前使用最广泛的切割方法，能够切割各种厚度的钢材，特别是带曲线的零件或厚钢板。气割前，应将钢材切割区域表面的铁锈、污物等清除干净，气割后，应清除熔渣和飞溅物。 （2）机械切割法可利用上、下两剪刀的相对运动来切断钢材，或利用锯片的切削运动把钢材分离，或利用锯片与工件间的摩擦发热使金属熔化而被切断。常用的切割机械有剪板机、联合冲剪机、弓锯床、砂轮切割机等。其中剪切法速度快、效率高，但切口略粗糙；锯割可以切割角钢、圆钢和各类型钢，切割速度和精度都较好。机械剪切的零件，其钢板厚度不宜大于12 mm，剪切面应平整。 （3）等离子切割法是利用高温高速的等离子焰流将切口处金属及其氧化物熔化并吹掉来
常用密封材料的特性
常用密封材料的特性 名称代号主要特点工作温度℃主要用途 丁腈橡胶NBR 耐油、耐热、耐磨性好。广泛用于制作密封制品，但不适用 于磷酸酯系列液压油及含极性添加剂的齿轮油。 -40~120用于制造O形圈、油封，适用于一般液压、气动系统的密封。 橡塑复合材料RP材料的弹性模量大，强度高。其它性能同NBR。-30~120用于制造O形圈、Y形圈，防尘圈等，应用于工程机械及高压液压系统 的密封。 夹布橡胶FAB 由NBR与棉布复合而成，强度高，耐磨性好，耐油性比NBR 略有下降，其它性能同NBR。 -30~100用于制造夹布密封，适用于工程机械、冶金设备及高压系统的密封。 氟橡胶FKM 耐热、耐酸碱及其它化学药品；耐油（包括磷酸酯系列液压 油），适用于所有润滑油、汽油、液压油、合成油。 -20~200 适用于耐高温、化学药品、耐燃液压油的密封，在冶金、电力等行业用 途广泛。 硅橡胶PMQ 或 VMQ 耐热、耐寒性好，压缩永久变行小，但机械强度低。 -60~230适用于高、低温下高速旋转密封及食品机械的密封。 聚丙烯酸酯橡 胶ACM 耐热优于NBR，可在含极性添加剂的各种润滑油、液压油、 石油系液压油中工作，耐水较差。 -20~150可用于各种汽车油封及各种齿轮箱、变速箱中，可耐中高温。 乙丙橡胶EPDM 或 EPM 耐气候性好，在空气中耐老化、耐油性一般，可耐氟里昂及 多种制冷剂。 -50~150应用于冰箱及制冷机械的密封。 聚四氟乙烯PTFE 化学稳定性好，耐热、寒性好，耐油、水、汽、化学药品等 各种介质；机械强度较高，耐高压、耐磨性好；磨擦系数极 低，自润滑性好。 55~260 用于制造耐磨环、导向环、挡圈，为机械上常用的密封材料，广泛用于 冶金、石化、工程机械、轻工机械。 尼龙PA 耐油、耐温、耐磨性好，抗压强度高，抗冲击性能较好，但 尺寸稳定性差。 -40~120用于制造导向环、支承环、压环、挡圈。 聚甲醛POM耐油、耐温、耐磨性好，抗压强度高，抗冲击性能较好，有-40~140用于制造导向环、挡圈
填料密封材料分类及性能
填料密封材料分类及性能 填料密封广泛应用于离心泵、压缩机、真空泵、搅拌机和船舶螺旋桨的转轴密封，活塞泵、往复压缩机、制冷机的往复运动密封，以及各种阀门阀杆的旋转密封。按所用填料的弹性，填料密封可以分为软填料密封和硬填料密封两大类。软填料密封所用的填料主要有绞合填料、编结填料、塑性填料、金属填料以及各种截面形状的成型填料。 一、绞合填料与编结填料 1．麻填料 麻的纤维粗，摩擦阻力大，但在水中纤维的强度增加，柔性更好，对轴的磨损较石棉轻，因而可用于一般淡水、工业水及海水的密封。麻填料不耐化学品，耐热性也较差。 2．棉填料 棉纤维比麻纤维软，但是与麻相反，它在水中会变得较硬，而且会膨胀。因此摩擦阻力较大。棉填料不耐化学品，但对氨水和氢氧化钠碱溶液的适应性都不亚于石棉。棉填料可用于食品、果汁、浆液等洁净物质的密封。 3．油浸石棉填料 由于石棉具有柔性好，耐热性优异，强度大，耐酸碱和多种化学品以及抗磨损等一系列优点，很适合作密封填料。它的唯一缺点是干结后有渗透泄漏。但因其纤维很细，比面积（单位质量
的纤维表面积）大，浸渍油脂和其它润滑剂后能防止渗透泄漏，并能保持良好的润滑性，所以仍是一种价廉物美的密封填料。其耐热度一般在500℃左右。 4．聚四氟乙烯浸渍石棉填料 经四氟乙烯浸渍的石棉填料能耐酸耐碱及多种化学品，使用温度范围在-200~+260℃之间，摩擦系数小，且不会因pv值（压力与线速度的乘积）过高而使润滑剂流出，因而有稳定的密封性能和较长的使用寿命，广泛用于化工部门的搅拌机、反应槽等转轴的密封和活塞泵、压缩机往复活塞杆式的密封。但需要比其他填料更大的压紧力。 5．聚四氟乙烯纤维填料 聚四氟乙烯纤维填料编结填料是一种新填料，它除具备密封所必需的良好特性性，还能与特种润滑剂相配合，避免渗透泄漏。它几乎能耐一切化学品。其缺点是导热率低，热膨胀大，当圆周速度超过3.5m/s，密封部位温度超过200℃时，会出现粘轴现象，使用时应注意。 二、塑性填料 塑性填料是经模具制成型的填料，根据轴径大小制成环状，有绵状和积层两种型式。 1．绵状填料 绵状填料是把纤维与石墨（或云母）、金属粉（或鳞片）、油脂和弹性粘接剂相混合，填入填料腔后经压盖压紧来使用。它没
阀门常用密封件的材质介绍
阀门常用密封件的材质介绍 流体（气体、液体）的密封是各工业领域所必需的一门通用技术，不仅建筑、石油化工、船舶、机械制造、能源、交通、环境保护等工业离不开密封技术，航空、航天等尖端工业也与密封技术紧密相关。密封技术应用的领域十分广泛，凡是涉及流体的储存、运输、能量转换的装置都存在密封问题。 密封技术的重要性密封失效造成的后果是十分严重的，轻者“跑、冒、滴、漏”造成能源和资源的浪费，重者会使操纵失效，甚至产生火灾、爆炸、环境污染等后果危及人身安全！据初步统计机械设备及武器装备的质量事故中1/3以上是由于密封失效引起的，其中造成严重后果的如：美国挑战号航天飞机推进器O 形密封圈出现故障造成的机毁人亡；俄罗斯联盟号宇宙飞船燃料舱泄露数名宇航员死于非命；我国东方红三号宇航卫星升空后管路泄露无法正常工作。这就是现在的机械制造企业为什么不惜成本选用优质密封产品的原因。 密封材料的发展随着科学技术的发展，密封结构的工作条件更加苛刻。由于被密封的流体的温度，压力及腐蚀性大幅度提高，传统的密封材料如毛毡、麻丝、石棉丝、油灰等已不能满足使用要求，其逐渐被橡胶及其它合成材料所代替。橡胶等合成材料一般为高分子聚合物，在大分子链上带有不同特征的官能团（如：氯、氟、氰基、乙烯基、异氰酸基、羟基、羧基、烷氧基等）成为活性交联点。在催化剂、硫化剂、或高温、高能射线作用下，大分子由线性结构、支化结构转变成空间网状结构，这个过程称为硫化。硫化后的橡胶或其他合成材料，大分子失去原有的流动性，称为具有高弹变形的弹性体。常用的橡胶及合成材料有：天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁胶、丁氰橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、聚氨酯橡胶、丙烯酸酯橡胶、氟橡胶、硅橡胶等。 测定密封材料优劣的性能指标： 1、拉伸性能拉伸性能是密封材料首先要考虑的性能，包括：拉伸强度、定伸应力、扯断伸长率和扯断永久变形量。拉伸强度是试样拉伸至断裂的最大应力。定伸应力（定伸模量）是在规定伸长时达到的应力。伸长率是试样受规定的拉伸力时引起的变形，用伸长的增量与原长之比。扯断伸长率是试样拉断时的伸长率。拉断永久变形是试样拉伸断裂后标线之间的残余变形。 2、硬度硬度表示密封材料抵抗外力压入的能力，也是密封材料基本性能之一。材料的硬度在一定程度上与其他性能相关，硬度越高相对来说强度越大，伸长率越小，耐磨性能越好，而耐低温性能越差。 3、压缩性能橡胶密封件通常处于受压缩状态，由于橡胶材料的黏弹性，受压缩时压力会随时间减小，表现为压缩应力松弛；除去压力后不能回复原来形状，表现为压缩永久变形。在高温和油类介质中这种现象更为明显，该性能直接关系到密封制品的密封能力的持久性。 4、低温性能用来衡量橡胶密封件低温特性的指标，下面介绍两种测试低温性能的方法：1）低温回缩温度：把密封材料拉伸至一定长度，然后固定，迅速冷却到冻结温度以下，达到平衡后松开试片，并以一定的速度升温，记录式样回
密封材料的种类及用途
密封材料的种类及用途 一、密封的分类密封可分为相对静止接合面间的静密封和相对运动接合面间的动密封两大类。静密封主要有点密封、胶密封和接触密封三大类。根据工作压力，静密封由可分为中低压静密封和高压静密封。中低压静密封常用材质较软，垫片较宽的垫密封，高压静密封则用材料较硬，接触宽度很窄的金属垫片。动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基本类型。按密封件与其作用相对运动的零部件是否接触，可以分为接触式密封和非接触式密封。 一般说来，接触式密封的密封性好，但受摩擦磨损限制，适用于密封面线速度较低的场合。非接触式密封的密封性较差，适用于较高速度的场合。 二、密封的选型对密封的基本要求是密封性好，安全可靠，寿命长，并应力求结构紧凑，系统简单，制造维修方便，成本低廉。大多数密封件是易损件，应保证互换性，实现标准化，系列化。 三、密封材料3、1 密封材料的种类及用途密封材料应满足密封功能的要求。由于被密封的介质不同，以及设备的工作条件不同，要求密封材料的具有不同的适应性。对密封材料的要求一般是：1）材料致密性好，不易泄露介质；2）有适当的机械强度和硬度；3）压缩性和回弹性好，永久变形小；4）高温下不
软化，不分解，低温下不硬化，不脆裂；5）抗腐蚀性能好，在酸，碱，油等介质中能长期工作，其体积和硬度变化小，且不粘附在金属表面上；6）摩擦系数小，耐磨性好；7）具有与密封面结合的柔软性；8）耐老化性好，经久耐用；9）加工制造方便，价格便宜，取材容易。 橡胶是最常用的密封材料。除橡胶外，适合于做密封材料的还有石墨等，聚四氟乙烯以及各种密封胶等。3、2 通用的橡胶密封制品材料通用的橡胶密封制品在国防，化工，煤炭，石油，冶金，交通运输和机械制造工业等方面的应用越来越广泛，已成为各种行业中的基础件和配件。 四、橡胶密封制品常用材料如下:1 硅橡胶硅橡胶具有突出的耐高低温，耐臭氧及耐天候老化性能，在-70～260℃的工作温度范围内能保持其特有的使用弹性及耐臭氧，耐天候等优点，适宜制作热机构中所需的密封垫，如强光源灯罩密封衬圈，阀垫等。由于硅橡胶不耐油，机械强度低，价格昂贵，因此不宜制作耐油密封制品。 2 丁腈橡胶丁腈橡胶具有优良的耐燃料油及芳香溶剂等性能，但不耐酮，酯和氯化氢等介质，因此耐油密封制品以及采用丁腈橡胶为主。 3氯丁橡胶氯丁橡胶具有良好的耐油和耐溶剂性能。它有较好的耐齿轮油和变压器油性能，但不耐芳香族油。氯丁橡胶还具有优良的耐天候老化和臭氧老化性能。氯丁橡胶的交联断裂温度
密封垫的类型及常见设计问题
密封垫的类型及常见设计问题 密封垫的类型 各类机器设备尤其是各类压力容器、管道和阀门等广泛使用垫片密封结构。最简单的垫片为平垫片，整个垫片为同一材料组成，作机械设备一般接合面的静密封，如减速箱的密封等。 理想的垫片结构应表层为塑性层，而内层为弹性体，塑性表面层保证密封而相互紧贴甚至嵌合，而内层允许补偿密封面的少许分离并在密封而上经常保持一定大小的压缩应力。许多组合垫片的出现都是基于这一思路或稍有改型，但原理是一样的。例如聚四氟乙烯（PTFE）具有塑性好，有优异的抗化学腐蚀性和较宽的工作温度范围（-190～250℃），广泛用于静密封平垫，但由于某种原因回弹性较差以及冷流倾向，限制了单纯的使用，采用组合结构可以克服这一弊端，如表29.3-1所示的各种外部包封PTFE，内部填充压缩石棉板、橡胶板（或嵌金属薄板）等形成的“三明治”结构垫片。这种结构一方面可以保护垫片免遭流体介质的腐蚀或者避免食品、医药工业产品接触污染，另一方面改善了单纯用PTFE带来的回弹差及冷流问题。 表29.3-1给出了常用密封垫片种类及其适用范围。 表29.3-1 常用密封垫种类、材料及适用范围
密封设计中的几个问题 3.密封设计中的几个问题 3.1 密封用材料 密封材料应满足密封功能的要求。由于被密封的介质不同，以及设备的工作条件不同，要求密封材料具有不同的适用性。对密封材料的要求是：①材料致密性好，不易泄漏介质；②有适当的机械强度和硬度；③压缩性和回弹性好，永久性变形小；④高温下不软化、不分解，低温下不硬化、不脆裂；⑤抗腐蚀性能好，在酸、碱、油等介质中能长期工作，其体积一硬度变化小，且不粘附在金属表面上；⑥摩擦系数小，耐磨性好；⑦具有与密封面贴全的柔软性；⑧耐老化性好，经久耐用；⑨加工制造方便，价格便宜，取材容易。显然，任何一种材料要完全满足上述要求是不可能的，但具有优异密封性能的材料能够满足上述大部分要求。
密封材料分类及性能
密封材料分类及性能 密封材料应满足密封功能的要求。由于被密封的介质不同，以及设备的工作条件不同，要求密封材料具有不同的适用性。对密封材料的要求一般是：（1）材料致密性好，不易泄漏介质；（2）有适当的机械强度和硬度；（3）压缩性和回弹性好，永久性变形小；（4）高温下不软化、不分解，低温下不硬化、不脆裂；（5）抗腐蚀性能好，在酸、碱、油等介质中能长期工作，其体积和硬度变化小，且不粘附在金属表面上；（6）摩擦系数小，耐磨性能好；（7）具有与密封面结合的柔软性；（8）耐老化性能好，经久耐用；（9）加工制造方便，价格便宜，取材容易。显然，任何一种材料要完全满足上述要求是不可能的，但具有优异密封性能的材料能够满足上述大部分要求。 橡胶是最常用的密封材料，品种有丁腈橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶、氟橡胶和聚胺橡胶等。应当指出的是，在选择密封材料时，不宜笼统地采用某类耐酸橡胶或耐油橡胶，因为不论是酸或油（或其他介质）种类都很多，特性也有明显差异，即使同一种酸，浓度不同时特性也不同，耐浓酸的橡胶不一定耐稀酸。故应根据介质的具体情况，有针对性地选择合适的材料。除橡胶外，适合于做密封材料的还有石墨、聚四氟乙烯以及各种密封胶等，表1.2.1列出密封材料的分类和用途。 表1.2.1密封材料分类和用途
类别材料用途 液体高分子材料 液态密封胶、厌烦 氧胶、热熔型密封胶 纤维植物 纤维 棉、麻、纸、软 木 垫片、软填料、防尘 密封件、夹布橡胶密 封件 动物 纤维 毛、毡、皮革 垫片、软填料、成型 填料、油封、防尘密 封件 矿物 纤维 石棉垫片、软填料 人造 纤维 有机合成纤维、 玻璃纤维、碳纤 维、陶瓷纤维 软填料、夹布橡胶密 封件 弹塑性体橡胶 合成橡胶、天然 橡胶 垫片、成型填料、油 封、防尘密封件、软 填料、全封闭密封件塑料 氟塑料、尼龙、 聚乙烯、酚醛塑 料、氯化塑料、 聚苯硫醚 垫片、成型填料、油 封、防尘密封件、软 填料、全封闭密封 件、硬填料、活塞环、 机械密封
几种常见的密封
几种常见的密封 丁腈橡胶Buna-N 丁腈橡胶阀座额定温度范围为-18 ℃~100℃。通常也叫NBR，NITRILE，或HYCAR。它是一种优秀的通用型橡胶材料，适合水、气体、石油和润滑脂、汽油（含添加剂的汽油除外）、酒精和乙二醇、液化石油气、丙烷和丁烷、燃油以及其它许多介质。同时也具有很好的抗磨性和抗变形性。 食品级（FG）丁腈橡胶阀座额定温度范围为-18 ℃~82℃。它的成分符合CFR标准第21部分177.2600.节。其使用范围与常规丁腈橡胶相同但需要FDA（美国食品及药物管理局）认证的场合。 乙丙橡胶EPDM 乙丙橡胶阀座额定温度范围为-28 ℃~120℃。EPDM是其成分的缩写，即乙烯、丙烯及二烯的三元共聚物，通常也叫EPT，Nordell，EPR。耐臭氧性及耐侯性极好，电绝缘性能良好，耐极性容剂和无机介质良好。因此，可以广泛应用在HVAC行业、水、磷酸酯、酒精、乙二醇等。乙丙橡胶阀座不推荐使用在烃类有机溶剂和油类、氯化烃、松节油、或其它石油类油脂。 食品级乙丙橡胶阀座额定温度范围为-28 ℃~120℃。它的成分符合CFR标准第21部分177.2600.节。其使用范围与常规丁腈橡胶相同但需要FDA（美国食品及药物管理局）认证的场合。 聚四氟乙烯PTFE 聚四氟乙烯阀座额定温度范围为-32℃~200℃。耐高温性和耐化学腐蚀性优良。因聚四氟乙烯具有较高的致密性，防渗透性优良，同时也可以防止大多数化学介质的腐蚀。 传导型聚四氟乙烯是一种改进型聚四氟乙烯产品，允许电流穿过衬里进而取消聚四氟乙烯的绝缘性能。因为其具有传导性能，所以传导型聚四氟乙烯不能采用电火花检验其质量。 增强聚四氟乙烯RTFE RTFE是PTFE材料的改性体。纯PTFE虽然摩擦系数很低（0.02~0.04）但是磨耗量极大，而且由于其易蠕变，力学性能差，承载力低，尺寸稳定性差等特点，作为摩擦材料使用有很大的局限性。只有改性，通过材料复合的方法满足各行各业对耐磨密封材料提出的特殊要求，在提高PTFE耐磨性方面，可以掺入一些耐磨物质如玻璃纤维、碳纤维、石墨、二硫化钼、青铜粉以及一些有机化合物，使它们在PTFE层状结构中形成网状结点从而提高了刚度、导热性、抗蠕变能力，同时大大提高耐磨性。 氟橡胶Viton 氟橡胶阀座的额定温度为-18℃~150℃。Viton是杜邦公司的注册商标，Fluorel是3M公司的相当于氟橡胶的注册商标。这种材料具有较高的耐温性和优良的防化学腐蚀性。适用于烃类产品，低浓度和高浓度矿物酸，但不能应用在蒸汽介质和水方面（耐水性差）。 超高分子量聚乙烯UHMWPE 超高分子量聚乙烯阀座额定温度范围为-32℃~88℃。这种材料比PTFE具有更好的耐低温性，但是仍具有优良的抗化学性。超高分子量聚乙烯也具有很好的耐磨性和防腐性，可以应用在高磨损性场合。 硅铜橡胶Silicone 硅铜橡胶是主链为硅氧原子组成的，带有机基团的聚合物。额定温度范围为-100℃~300℃。具有较好的耐热性和耐温性，电绝缘性能优良，化学惰性大。适用于有机酸及低浓度的无机酸，稀碱及浓碱。缺点为：机械强度较低。需要后硫化处理。